固原壓氣站工藝設(shè)計

...wd......wd......wd...本科畢業(yè)設(shè)計題目：固原壓氣站工藝設(shè)計學(xué)生姓名李海永學(xué)號0901020321教學(xué)院系石油工程學(xué)院專業(yè)年級油氣儲運工程2009級指導(dǎo)教師陳利瓊職稱副教授單位油氣儲運教研室摘要壓氣站是以壓力能的形式給天然氣提供輸送動力的作業(yè)站。按壓氣站在管道沿線的位置分為起點壓氣站、中間壓氣站和終點充氣站。起點壓氣站位于氣田集氣中心或處理廠附近，為天然氣提供壓力能，并有氣體凈化、氣體混合、壓力調(diào)節(jié)、氣體計量、清管器發(fā)送等作業(yè)。中間壓氣站位于運輸管道沿線上，主要是給在輸送中消耗了壓力能的天然氣增壓。終點充氣站位于儲氣庫內(nèi)，主要是將輸來的天然氣加壓后送入地下儲氣庫。壓氣站的流程由輸氣工藝、機組控制和輔助系統(tǒng)等三局部組成。輸氣工藝局部除凈化、計量、增壓等主要過程外，還包括越站旁通、清管器接收及發(fā)送、安全放空與緊急截斷管道等。機組控制局部有啟動、超壓保護、防喘振循環(huán)管路等。輔助系統(tǒng)局部包括供給燃料氣、自動控制、冷卻、潤滑等系統(tǒng)。設(shè)計固原壓氣站時刻根據(jù)設(shè)計依據(jù)〔相關(guān)標準和書冊〕查閱大量關(guān)于壓氣站的資料文獻，總結(jié)不同城市壓氣站的設(shè)計方法，在此根基上，結(jié)合固原壓氣站自身的實際情況，設(shè)計正確合理的工藝設(shè)計方案。依據(jù)相關(guān)行業(yè)標準，進展工藝計算，繪制工藝流程圖。關(guān)鍵詞：壓氣站分類組成設(shè)計AbstractCompressorstationsbasedonthepressureintheformofjobofconveyingpowertothegasstation.Thepressgasstationalongthepipelineisdividedintothestartingpointforcompressorstations,gascompressionstationsinthemiddleandtheendoffillingstations.Thestartingpointforgascompressionstationslocatedinthevicinityofthegasfieldgasgatheringcenterorprocessingplant,gaspressure,andgaspurification,gasmixture,pressureregulators,gasmetering,piggingsendoperations.Intermediatecompressorstationslocatedalongthepipelines,mainlytotheconsumptioninthetransportationofgaspressurebooster.Theendoffillingstationsinthegasstoragelibrary,willlosetogaspressureintoundergroundgasstorage.Thethreepartsoftheflowofthegascompressionstationsbythegasprocess,unitcontrolandauxiliarysystems.Inadditiontotheprocessofpurification,measurement,boostergastechnologysectionalsoincludesandmorestationsbypasspiggingreceiveandsendsafetyventandemergencytruncatedpipeline.Thecontrolsectionoftheunitstart,overpressureprotection,anti-surgecirculationline.Theauxiliarypartsofthesystemincludingthesupplyoffuelgas,automaticcontrol,cooling,lubricationsystem.DesignGuyuanpressuregasstationtimedesignbasis(relevantnormsandbookvolumes)accesstoalargenumberofcompressorstationsontheinformationliterature,summarizesthedifferenturbanpressuregasstation'sdesignmethodbasedontheGuyuanpressuregasstationtotheiractualsituation,correctandreasonabledesignprocessdesign.Inaccordancewithrelevantindustrystandards,processcalculation,processmapping.Keywords:compressorstationssortcompositiondesign目錄1緒論11.1設(shè)計目的11.2壓氣站國內(nèi)外現(xiàn)狀11.3本文研究內(nèi)容22設(shè)計說明書22.1設(shè)計依據(jù)22.1.1設(shè)計資料22.1.2設(shè)計標準32.2工藝流程設(shè)計32.2.1工藝流程概述32.2.2工藝流程設(shè)計原則52.3主要工藝設(shè)備選型52.3.1管道內(nèi)徑計算52.3.2管道壁厚計算62.3.3閥門選型72.3.5原動機選型102.3.6機組備用方式102.3.7匯管選型102.3.8流量計選型112.3.9別離器選型132.4站場控制保障系統(tǒng)142.4.1概述142.4.2主要功能142.5壓氣站自動化控制142.6站控天然氣計量152.7站控儀表152.8通信控制162.9站場防腐162.10水電供給172.10.1供電172.10.2供水172.11電防護與消防173計算書193.1天然氣根本參數(shù)確定193.1.1天然氣的分子量193.1.2天然氣相的對密度203.1.3天然氣的壓縮系數(shù)Z203.1.4天然氣在操作條件下的密度203.1.5天然氣在操作條件下的粘度213.2別離器的尺寸設(shè)計223.2.1濾芯個數(shù)和別離器臺數(shù)223.2.2別離器進出口直徑及壁厚計算公式233.2.3氣體通過絲網(wǎng)最大允許速度243.2.4通過絲網(wǎng)除霧器的面積計算其直徑253.2.5計算結(jié)果253.3調(diào)節(jié)閥253.3.1調(diào)節(jié)閥實測流通能力計算253.3.2計算結(jié)果及選型263.4站內(nèi)管線計算263.4.1管徑和管道壁厚計算公式263.4.2速度校核公式273.4.3計算過程、校核及結(jié)果273.5流量計的計算283.5.1參數(shù)283.5.2標準參比的體積流量公式293.5.3流量計算中主要參數(shù)確實定293.5.4輔助計算313.5.5孔板開孔直徑計算323.5.6流量計選型333.6安全閥的計算333.6.1安全泄放量333.6.2安全閥的泄放壓力343.6.3安全閥通道截面積公式343.6.4安全閥內(nèi)徑的計算公式353.6.5計算結(jié)果353.7匯管計算353.7.1匯管管徑計算353.7.2匯管壁厚計算363.8壓縮機的工藝計算363.8.1排氣量和進氣量363.8.2壓氣機功率373.9清管器收發(fā)筒計算選型373.9.1標準373.9.2清管器接收發(fā)送筒設(shè)計結(jié)果383.10其它閥門38結(jié)論39謝辭41參考文獻42附錄431緒論1.1設(shè)計目的近年來，隨著天然氣需求量不斷增加，在我國能源構(gòu)造中的比例越來越大。據(jù)統(tǒng)計，2005年～2015年，世界各地方案建造原油、成品油和天然氣管道約9.6×104㎞，其中62﹪是天然氣管道。2002年以來我國管道壓氣站建設(shè)進入頂峰期，相繼投運的澀寧蘭、西氣東輸、忠武線、陜京二線、冀寧和蘭銀等長距離天然氣管道設(shè)計中均配置了一座或多座壓氣站。通過對固原壓氣站的工藝設(shè)計，學(xué)會壓氣站的設(shè)計思路、設(shè)計步驟、與其他各專業(yè)的聯(lián)系與協(xié)調(diào)。掌握壓氣站工藝流程圖的設(shè)計和繪制。掌握壓氣站主要設(shè)備與管道的計算。掌握壓氣站施工圖的繪制方法。1.2壓氣站國內(nèi)外現(xiàn)狀1986年8月我國第一座長輸天然氣管道壓氣站在中滄輸氣管道濮陽站建成投產(chǎn),首次采用了燃氣輪機驅(qū)動離心壓縮機機組。1996年11月建成投產(chǎn)的鄯烏輸氣管道鄯善站,是我國首次采用天然氣發(fā)動機驅(qū)動往復(fù)式壓縮機機組的壓氣站。2000年11月投產(chǎn)的陜京管道應(yīng)縣壓氣站,是我國第一個采用變頻調(diào)速電機通過增速齒輪箱驅(qū)動離心壓縮機機組的壓氣站。2007年2月投產(chǎn)的西氣東輸管道蒲縣壓氣站,是我國第一個投產(chǎn)的采用高速變頻調(diào)速電機直接驅(qū)動離心壓縮機機組的壓氣站。自20世紀50年代末以來，燃氣輪機已成為中等功率到大功率范圍天然氣管道增壓用最廣泛的驅(qū)動機,較小功率的機組多采用燃氣發(fā)動機驅(qū)動往復(fù)式壓縮機。隨著我國天然氣管道的不斷延伸和電力電網(wǎng)的開展,一些靠近電力充足地區(qū)的壓氣站開場以大功率電動機驅(qū)動離心壓縮機作為天然氣增壓方式,促進了我國天然氣輸送工業(yè)的開展。針對易維護性，遠程控制以及環(huán)保要求不斷提高的現(xiàn)狀,在供電能力較高的地區(qū),采用電動機驅(qū)動管道壓縮機的機組將會越來越多。我國天然氣管道使用的壓縮機組有燃氣發(fā)動機驅(qū)動往復(fù)式壓縮機變頻調(diào)速電機驅(qū)動往復(fù)式壓縮機。變頻調(diào)速電機通過增速齒輪箱驅(qū)動離心式壓縮機，高速變頻調(diào)速電機直接驅(qū)動離心式壓縮機和燃氣輪機驅(qū)動離心式壓縮機等類型,用恒速高壓電機通過調(diào)速行星齒輪驅(qū)動離心式壓縮機的機組,以及整體式磁懸浮電驅(qū)離心壓縮機組。近年來，國外在輸氣增壓方面廣泛采用了回?zé)嵫h(huán)及聯(lián)合循環(huán)系統(tǒng)工藝，提高了燃氣透平的熱效率。例如，阿意輸氣管道Messina壓氣站的燃氣機組，采用回?zé)崧?lián)合循環(huán)系統(tǒng)后，每臺燃氣輪機的綜合熱效率由原來的36.5%上升到47.5%。此外，國外還廣泛采用離心式壓縮機的機械干密封與磁性軸承技術(shù)和故障診斷技術(shù)，有效地延長了軸承的使用壽命，降低了壓縮機的運行本錢，提高了機組的可靠性和完整性。在我國，隨著天然氣需求量的不斷增加，關(guān)于壓氣站的研究也逐漸被重視起來。壓氣站的選址、壓氣站的壓縮機的選擇、原動機選型、機組備用方式、機組配置、別離設(shè)備的的選擇、壓氣站的安全性等方面的研究日益重要。1.3本文研究內(nèi)容〔1〕了解壓氣站設(shè)計的最新方法與技術(shù)?！?〕確定主要設(shè)備包括管線、匯管、控制閥、閥門、壓縮機和計量儀表等的選型；〔3〕確定壓氣站流程和設(shè)計參數(shù)；〔4〕畫出壓氣站的工藝流程圖、平面布置圖。2設(shè)計說明書2.1設(shè)計依據(jù)2.1.1設(shè)計資料力量行，：〔1〕壓氣站設(shè)計壓力應(yīng)為10M，運行壓力為9.5～9.85M?！?〕站內(nèi)壓降站內(nèi)壓力應(yīng)為0.2，其中入口壓力為0.15M,出口壓力為0.05M，10.5M?！?〕按標準要求，壓氣站出口溫度不應(yīng)超過60℃旋風(fēng)別離器的過濾精度，額定工況下的除塵效率到達10μm以上為99%(絕對過濾精度)，在工況點±15%范圍內(nèi)，別離效率為97%。，直徑為1μm的過濾效率為99%〔絕對過濾精度〕，直徑不大于3μm的過濾效率為99.1%(絕對過濾精度)，直徑不大于5μm的粉塵過濾效率為99.9%〔絕對過濾精度〕。對于液滴，直徑為1μm過濾效率為98%〔絕對過濾精度〕，直徑不大于3m的液滴過濾效率為8.6%)，直徑不大于5μm的液滴過濾效率為0%絕對過濾精度〕。首站來氣400×107m3/a壓氣站流量〔×104m3/d〕進口壓力〔MPa〕出口壓力〔MPa〕壓比進口溫度〔℃〕出口溫度〔℃〕計算功率〔MW〕耗氣量固原1080.606.479.501.4715.446.613.172.1.2設(shè)計標準《輸油輸氣管道施工驗收標準》《輸氣管道工程設(shè)計標準》《石油天然氣設(shè)計防火標準》《石油地面工程設(shè)計手冊》《輸送流體用無縫鋼管》《油氣設(shè)計標準》2.2工藝流程設(shè)計2.2.1工藝流程概述2.2.1.1站場各區(qū)塊的布置為使壓氣站的設(shè)計既要滿足生產(chǎn)的需要、有利于操作和控制,又要工藝流程簡潔,所以應(yīng)對對壓氣站采用分區(qū)設(shè)計,即將壓氣站分為干線進出站〔含清管系統(tǒng)〕區(qū)過濾別離區(qū)壓縮機區(qū)壓縮空氣區(qū)排污區(qū)放空區(qū)輔助區(qū)和綜合值班室。，壓縮機的進出口管道盡量少拐彎，以使站場能耗最小，。，定,廠中將干線進出站區(qū)(含清管系統(tǒng)),，，又。2.2.1.2〔1〕,,,每臺壓縮機組排氣端設(shè)有緊急放空閥,。〔2〕出站緊急截斷(ESD):壓氣站出口設(shè)緊急截斷閥,在壓縮機出口至出站截斷閥之間設(shè)自動放空閥，與出站ESD緊急截斷聯(lián)鎖。壓力檢測與監(jiān)控壓氣站出站緊急截斷閥前設(shè)壓力報警和壓力開關(guān)，當出站壓力到達設(shè)定值時，站控系統(tǒng)自動報警或緊急停車?！?〕，?！?〕西氣東輸管道工程設(shè)計的壓力安全保護系統(tǒng)由壓縮機組超壓保護站控系統(tǒng)超壓保護和安全泄放保護組成各系統(tǒng)保護相互獨立互不干擾2.2.1.3輔助設(shè)施(1)空氣冷卻器有關(guān)輸氣標準規(guī)定：壓氣站然氣出站溫度不應(yīng)大于60。在系統(tǒng)分析時分別取冬季平均地溫年平均地溫夏季平均地溫對推薦輸送方案進展計算對于壓縮機出口溫度不60的站只設(shè)循環(huán)空冷器,用于壓縮機的啟停喘振和站內(nèi)循環(huán)工況對于壓縮機出口溫度超過60的站設(shè)置工藝空冷器,壓氣站消防設(shè)施壓氣站的消防重點在壓縮機區(qū),燃氣輪機機罩內(nèi)自帶火焰監(jiān)測和CO2自動消防系統(tǒng),當機罩內(nèi)檢測到天然氣濃度超高,有火焰或有煙霧時，系統(tǒng)會發(fā)出報警信號并啟動消防設(shè)備。,,。(3),(4)障,快定靠高荷,靠，荷,證柳,,作為主電源,實現(xiàn)電源供給無人值守,自動切換,2.2.2工藝流程設(shè)計原則〔1〕嚴格執(zhí)行國家及是有天然氣行業(yè)的各種標準、標準?！?〕工程設(shè)計以及建設(shè)過程中應(yīng)充分的考慮QHSE因素，優(yōu)化設(shè)計和施工。〔3〕為提高工程質(zhì)量和輸配水平，盡量采用成熟可靠、先進、實用的技術(shù)。(4)站址選擇在遵循城市規(guī)劃要求的前提下，盡量節(jié)約工程投資。(5)在滿足安全和工藝技術(shù)要求的情況下，力爭節(jié)約投資，提高經(jīng)濟效應(yīng)。(6)工程設(shè)計中應(yīng)盡量采用國產(chǎn)材料和設(shè)備，以節(jié)約工程費用。(7)根據(jù)用氣規(guī)模，考慮今后的開展，本設(shè)計應(yīng)留有適當?shù)挠嗟亍?.3主要工藝設(shè)備選型2.3.1管道內(nèi)徑計算油氣集輸管道選用的鋼管、管道組件的材質(zhì)選擇，應(yīng)該符合現(xiàn)行國家標準《輸送流體用無縫鋼管》GB/T8163-1999。并且應(yīng)根據(jù)設(shè)計壓力、設(shè)計溫度、介質(zhì)特性、使用地區(qū)等因素，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比擬后確定。采用的鋼管和鋼材，應(yīng)具有良好的強度和焊接性能。中選擇管線尺寸時，必須要考慮壓力降和流動速度兩個因素。管線需要有足夠大的直徑以便在有效的壓力情況下能驅(qū)動流體通過管線。在生產(chǎn)設(shè)施的管線系統(tǒng)中，壓力降通常不是起支配作用的標準，因為壓力降極大局部發(fā)生在通過控制閥門的地方。與生產(chǎn)過程有效壓力降數(shù)值相比擬，管線內(nèi)的壓力降相對來說是比擬小的。站內(nèi)管線管徑計算根據(jù)《天然氣管道輸送》得：〔2.1〕式中：d——管子內(nèi)徑，m；u——管內(nèi)氣體流速，m/s； Q——操作條件下的氣體流量，；——標準狀況下的氣體流量，；——操作條件下氣體的絕對壓力，；——操作條件下氣體的絕對溫度，；——標準狀況下氣體的絕對溫度，；——氣體壓縮系數(shù)；由美國加利福尼亞天燃氣協(xié)會公式：〔2.2〕式中：p——氣體壓力，〔絕〕。 T——氣體溫度根據(jù)《氣田集氣工程設(shè)計標準》SY/T0010-96，可得：〔2.3〕式中：qv——管線計算流量，m3/d；d——管線內(nèi)徑，cm；P1——管線起點壓力〔絕對壓力〕，MPa；P2——管線終點壓力〔絕對壓力〕，MPa；Δ——氣體的相對密度〔對空氣〕；Z——氣體在計算管段平均壓力下的壓縮因子；T——氣體的平均熱力學(xué)溫度，K；L——管線計算長度，km。2.3.2管道壁厚計算集氣管線管道壁厚計算根據(jù)《油氣集輸設(shè)計標準》GB50350-2005得：〔2.4〕式中：P——管線設(shè)計壓力；MPa；D——鋼管外徑；F——強度設(shè)計系數(shù)；F=0.5〔站場內(nèi)部〕；φ——焊縫系數(shù)；無縫φ=1 ；σs——鋼管的最小屈服強度；MPa，本集氣站選用的是屈服強度σs＝ 245MPa的20＃無縫鋼管；C——腐蝕系數(shù)；C=0〔輕微腐蝕〕。2.3.3閥門選型閥門的類型有：球閥，止回閥，清管閥，截止閥，調(diào)節(jié)閥，旋塞閥等。閥門的選擇應(yīng)當符合現(xiàn)行國家標準《工業(yè)金屬管道設(shè)計標準》GB50316-2000和相關(guān)規(guī)定。在防火區(qū)內(nèi)關(guān)鍵部位使用的閥門，必須具有耐火性能。需要通過清管器的閥門，應(yīng)選用全通徑閥門。為確保安全，并且方便操作管理和自控水平與全線SCADA系統(tǒng)一致，站場進站閥門采用電動緊急截斷球閥。排污閥擬采用雙密封導(dǎo)軌閥，對口徑較大的截斷用閥門采用電動球閥。一般截斷用閥門采用性能好的平板閘閥，計量裝置切換的閥門擬選用軌道球閥。站內(nèi)一般截斷用閥門采用密封性能好的平板閘閥。為提高別離器、清管接收裝置、匯氣管等設(shè)備上的排、放空閥的密封性及使用壽命，擬采用噪聲小，耐沖刷的排污閥和節(jié)流截止放空閥。2.3.3.1安全閥選型安全閥被用于受壓設(shè)備、容器和管路上，為了能當壓力超過規(guī)定數(shù)值時自動排除介質(zhì)的過剩壓力，保證安全生產(chǎn)而設(shè)置的：〔1〕確定安全閥的類型，對于站場一般用全封閉彈簧安全閥；〔2〕根據(jù)工藝要求，確定安全閥的最大泄放量；〔3〕根據(jù)工藝設(shè)計，確定安全閥的泄放壓力〔定壓〕；〔4〕計算安全閥通道截面積；〔5〕根據(jù)計算的通道面積計算通道直徑，在安全閥樣本手冊上選用大于且接近計算通道直徑的安全閥。2.3.3.2調(diào)節(jié)閥選型調(diào)節(jié)閥是利用降壓原理來控制管道系統(tǒng)流體壓力或流量的閥門。在天然氣輸配系統(tǒng)中常用的調(diào)節(jié)閥，有氣動薄膜調(diào)節(jié)閥、自力式調(diào)節(jié)閥和針形節(jié)流閥三種。自力式調(diào)節(jié)閥是由主調(diào)節(jié)閥、指揮閥和阻尼嘴等組成，用mm導(dǎo)壓管連接成工作控制系統(tǒng)。自力式調(diào)節(jié)閥不需要外來能源而直接利用管道流體介質(zhì)自身所具有的壓能進展壓力〔流量〕等工藝參數(shù)的調(diào)節(jié)，它構(gòu)造簡單、維修方便、調(diào)節(jié)靈敏，適用于缺電地區(qū)，因此在天然氣輸配系統(tǒng)目前廣泛使用自力式調(diào)節(jié)閥。自力式調(diào)節(jié)閥主要用于閥后壓力調(diào)節(jié)，穩(wěn)定閥后管道介質(zhì)壓力。將指揮器作適當改裝亦可作閥前壓力調(diào)節(jié)，保持調(diào)節(jié)器前面管道或設(shè)備壓力為穩(wěn)定值。聯(lián)入孔板可作恒差壓調(diào)節(jié)，保持流過孔板前后的差壓為恒定值。使用時，調(diào)節(jié)指揮閥給定螺釘，給定閥后壓力值。當被調(diào)介質(zhì)的壓力升高，并且高于給定值時，升高的閥后信號通過導(dǎo)壓管傳遞到指揮閥下膜腔，迫使噴嘴擋板關(guān)小，從而主閥工作膜腔內(nèi)的操作壓力下降。主閥自動關(guān)小閥芯開度，于是通過調(diào)節(jié)閥的氣量降低，使調(diào)節(jié)閥的壓力降低到給定值為止。當調(diào)節(jié)閥后壓力降低至給定壓力以下時，指揮器承受壓力信號后立即增大輸出量，使主閥工作膜腔內(nèi)的操作壓力增加，閥芯自動增大，直到壓力升高至給定值為止。無論用戶負荷怎么變化，都能始終保持調(diào)節(jié)閥閥后壓力恒定。當時〔2.5a〕當時〔2.5b〕式中：——調(diào)節(jié)閥的實測流通能力，；——氣體流動溫度，；——氣體在標準狀態(tài)下的密度，；——調(diào)節(jié)閥前的壓力，；——調(diào)節(jié)閥前的壓力，；——氣體在標準狀態(tài)下的流量，；——氣體在調(diào)節(jié)閥前的壓縮系數(shù)。2.3.3.3放空閥選型放空主要選用放空閥，放空閥不僅具有節(jié)流還有截止作用，節(jié)流部位與密封面分開，減小了氣流對密封面的沖刷。閥門能在開啟關(guān)閉全壓差條件下穩(wěn)定操作，操作扭矩小、耐氣流沖刷、耐磨損、泄漏量為零。2.3.3.4排污閥選型站內(nèi)排污選用排污閥，排污閥采用噴嘴與閥套開窗口的構(gòu)造形式，可滿足站場設(shè)備或裝置的節(jié)流降壓排污。閥芯與閥座采用軟硬雙質(zhì)密封，閥門開啟輕便靈活，具有耐沖刷、使用壽命長的特點。2.3.3.5截止閥截止閥是指關(guān)閉件〔閥瓣〕沿閥座中心線移動的閥門。根據(jù)閥瓣的這種移動形式，閥座通口的變化是與閥瓣行程成正比例關(guān)系。由于該類閥門的閥桿開啟或關(guān)閉行程相對較短，而且具有非常可靠的切斷功能，又由于閥座通口的變化與閥瓣的行程成正比例關(guān)系，非常適合于對流量的調(diào)節(jié)。因此，這種類型的閥門非常適合作為切斷或調(diào)節(jié)以及節(jié)流使用。2.3.4壓縮機選型壓縮機的作用是給氣體提供輸送壓力，因此常常將壓氣機比喻成管道輸送的心臟。壓縮機的種類很多。按工作原理可分為容積型、動力型和熱力型三種。容積型壓縮機中，氣體壓力升高是通過將氣體體積進展壓縮實現(xiàn)的。動力壓縮機中，壓力升高是通過壓縮機高速旋轉(zhuǎn)葉輪對氣體作用提高氣體動能，并將動能轉(zhuǎn)化為壓能來實現(xiàn)的。熱力型壓縮機是通過噴射的高速氣體在擴壓器中與增壓氣體混合，將動能轉(zhuǎn)化為壓力能的。容積型壓縮機又可分為往復(fù)式壓縮機和旋轉(zhuǎn)式壓縮機。動力型壓縮機可分為離心式壓縮機和軸流式壓縮機等。目前，天然氣管道中用得較多的是往復(fù)式壓縮機和離心式壓縮機。往復(fù)式壓縮機由曲柄連桿機構(gòu)將驅(qū)動機的回轉(zhuǎn)運動變?yōu)榛钊\動往復(fù)運動，從而使氣體在氣缸內(nèi)完成壓縮，排氣過程。往復(fù)機的汽缸有單作用和雙作用形式。單作用是只有氣缸一側(cè)才進、排氣閥，活塞經(jīng)過一次循環(huán)，只能壓縮一次氣體。雙作用則是氣缸的兩側(cè)都由進、排氣閥，活塞往復(fù)運動時，都可以壓縮氣體。往復(fù)壓縮機可以有單級和多級壓縮。往復(fù)壓縮機的壓力范圍十分廣泛，其進氣壓力從真空到排氣壓力達210KPa以上超高壓，其排氣范圍為3～400m3／min。往復(fù)機的優(yōu)點是排出壓力穩(wěn)定，能適用于廣泛的壓力范圍和較寬的流量調(diào)節(jié)范圍；但它的構(gòu)造復(fù)雜，易損件較多，運轉(zhuǎn)中振動和噪聲大。一般而言，往復(fù)壓縮機適用于要求增壓較高和輸量不大的場合。本站設(shè)計壓力為10MM2.3.5原動機選型原動機按能量轉(zhuǎn)換性質(zhì)的不同分為第一類原動機和第二類原動機。第一類原動機包括蒸氣機、柴油機、汽油機、水輪機和燃氣輪機；第二類原動機包括電動機、液動機〔液壓馬達〕和氣動機〔氣動馬達〕。天然氣管道所經(jīng)地區(qū)為我國水電資源極為豐富的地區(qū)，具備電機驅(qū)動所需要的可靠的雙回路外電源，經(jīng)比選，中國境內(nèi)段各壓氣站初步推薦全部采用電驅(qū)方案。2.3.6機組備用方式由于本工程為單管、長距離和多用戶輸氣，對可靠性要求很高；管道沿線均為山路，交通不便；并考慮到要保證輸氣管道運行的安全可靠性，結(jié)合目前的西氣東輸工程采用的是機組備用方式，還有陜京輸氣管線在投產(chǎn)后也在申請備機等情況，因此，綜合考慮本管道采用站內(nèi)機組備用方式。2.3.7匯管選型匯管設(shè)計需要考慮以下因素：最大流量、現(xiàn)場位置、流量未來的開展、可建設(shè)性、操作和維護、政府法規(guī)、環(huán)境影響、減少震動、減少噪聲等?！?〕確定匯管的尺寸，從經(jīng)歷來看匯管的截面積是進口或出口截面積的1.5倍，或更大。匯管壁厚按管壁計算方法確定?！?〕確定匯管的入口并確定匯管是在地下還是在地上。當入口是連接在匯管的一端而不是側(cè)面時，應(yīng)充分考慮降低干擾和噪聲。進、出口面積：〔2.6〕式中：A——進出口面積mm2；D——管道內(nèi)徑，mm；π——圓周率。根據(jù)經(jīng)歷有匯管的截面積應(yīng)為管道進口面積或者出口面積總和的1.5倍。由第一強度理論得匯管的壁厚計算公式：〔2.7〕式中：P——設(shè)計壓力；MPa；D——匯管外徑；φ——焊縫系數(shù)；無縫φ=1；[σ]——鋼管的最小屈服強度；MPa，[σ]=σs本集氣站選用的是屈服強度σs＝245MPa的20＃無縫鋼管；故此處取[σ]=147MPa。C——腐蝕系數(shù)；C=0.0mm〔輕微腐蝕〕。本工程分別設(shè)置2臺匯氣管。本次設(shè)計的匯氣管采用底部排污，匯氣管頂部設(shè)注水口，并在匯氣管中部設(shè)清污口。2.3.8流量計選型按照重要性的遞減次序，計量管道的有如下原因：收益、管道控制和使用壽命管理。密閉輸送計量裝置主要有：孔板流量計、渦輪流量計、超聲波流量計、旋轉(zhuǎn)式流量計、膜式流量計和科里奧利力流量計。各種流量計優(yōu)缺點比擬：孔板流量計設(shè)計容量：流量計導(dǎo)管尺寸范圍：NPS2～NPS30。最大值：，。最小值：，。優(yōu)點：準確度高、構(gòu)造穩(wěn)固、維護簡單，容易、裝置經(jīng)歷證，廣泛應(yīng)用缺點：單板的流量范圍較低〔3：1〕、孔板需要更高公差加工，且容易損壞〔標準要求更換孔板〕、壓降高于其它流體計量裝置、大流量構(gòu)造增加了計量的不準確性。渦輪流量計設(shè)計能力：最大值：制造商規(guī)定的最小壓力下的渦輪流過能力的80%。最小值：制造商規(guī)定的最大壓力下的渦輪流過能力的最小值。優(yōu)點：良好的流量范圍〔10：1〕、準確性高、壓降低、可校準的設(shè)計。缺點：受氣流中固體或液體的危害、需要上游濾網(wǎng)、對摩擦力負荷敏感，可能造成測量誤差、必須定期對渦輪流量計進展校準、接觸超過量程的流量會造成危害，以致局部或完全失去計量能力、需要流量控制〔控制閥，聲速噴管或聲空〕、大多數(shù)設(shè)計都需要止回閥。超聲波管道流量計設(shè)計能力：最大值：80ft/s〔24m/s〕最小值：10ft/s〔3m/s〕優(yōu)點：良好的計量范圍和準確性、一般情況下可以很好地適應(yīng)污染物、幾乎零壓降、容量特別大、局部設(shè)計有“清管作業(yè)能力〞、多聲束流量計可以自我檢測、有些事雙向設(shè)計。缺點：使用歷史不長，因此對非理想環(huán)境下的運行狀況認識有限、足夠尺寸的校準設(shè)施少、污染物容易積聚在超聲波脈沖發(fā)射器上?？评飱W利力流量計設(shè)計能力：最大值：在最小壓力下為規(guī)定能力的80%。最小值：在最大壓力下的最小規(guī)定能力。優(yōu)點：準確地多項流體測量、不會被流體污染物損壞、測量范圍廣和準確度高、可用于混合流體密度測量。缺點：需要公認的校準機構(gòu)提供密閉輸送校準服務(wù)、不適用與低密度流體〔更適用于液體，不適用于氣體〕、氣體測量會出現(xiàn)高壓降、必須安裝結(jié)實并固定。經(jīng)分析應(yīng)采用孔板流量計，因其具有穩(wěn)固耐用性能可靠，維修方便等優(yōu)點，在大流量主干線的管道計量上使用廣泛。綜合考慮經(jīng)濟因數(shù)和國內(nèi)現(xiàn)狀，采用孔板流量計也較好。測量流經(jīng)管道介質(zhì)流量的方法有多種，但其中應(yīng)用最廣泛、最普通的是壓差式流量計。它由節(jié)流裝置和差壓計或者由節(jié)流裝置與差壓變送器連同二次表共同組成。節(jié)流裝置的使用歷史悠久，在國際，國內(nèi)都已標準化。節(jié)流裝置是差壓測量時的一次元件，人們利用它在管道內(nèi)使流體產(chǎn)生壓差。利用導(dǎo)壓管把節(jié)流裝置前后產(chǎn)生的壓差傳送歸差壓變送器，再輸入到二次儀表，便顯示出管道內(nèi)流體的瞬時流量或累計流量。利用調(diào)節(jié)儀表也可以對流量進展調(diào)節(jié)。節(jié)流裝置構(gòu)造簡單，測量準確，使用可靠，檢修、維護都很方便。天然氣的計量采用標準的孔板流量計量，需符合國家現(xiàn)行標準《天然氣流量的標準孔板計量方法》SY/T6143-2004的規(guī)定。根據(jù)《用標準孔板流量計測量天然氣流量》〔SY/T6143-2004〕，得：〔2.8〕式中：——天然氣在標準參比條件下的體積流量，；——體積流量計量系數(shù)，=；——流出系數(shù)；——漸近速度系數(shù)；——孔板開孔直徑，；——相對密度系數(shù)；——可膨脹性系數(shù)；——超壓縮系數(shù)；——流動溫度系數(shù)；——孔板上游側(cè)取壓孔氣流絕對靜壓，；——氣流流經(jīng)孔板時產(chǎn)生的差壓，。2.3.9別離器選型2.3.9.1旋風(fēng)式多管別離器多管適用于氣量大、壓力較高、含塵粒度分布甚廣的干天然氣除塵，除塵效率高而穩(wěn)定、操作彈性大、噪音小、承壓外殼磨損小。含塵氣體由進氣總管進入氣體分布室隨后進入旋風(fēng)子外管與導(dǎo)向葉片之間的環(huán)形空隙。導(dǎo)向葉片使氣體產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)并使粉塵別離出來，被別離的粉塵經(jīng)排灰口進入總灰斗。被凈化的氣體經(jīng)旋風(fēng)子排氣管進入排氣室，由總排氣口排出。2.4站場控制保障系統(tǒng)2.4.1概述該系統(tǒng)由站控計算機、遠程終端RTU/PLC，通信設(shè)施及相應(yīng)的外部設(shè)備組成。站控系統(tǒng)具有獨立運行的能力，當站控系統(tǒng)與DCC的通信中斷時，不會影響站控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集和控制功能；當站控計算機發(fā)生故障時，RTU/PLC也能獨立完成其全部站控功能。2.4.2主要功能站控計算機為站控系統(tǒng)提供靈活、良好的人機界面和操作手段，站控計算機必須具如下功能：〔1〕對站控所屬的工藝裝置參數(shù)和相關(guān)數(shù)據(jù)進展集中顯示、記錄、報警?！?〕顯示運行狀態(tài)、動態(tài)趨勢、歷史趨勢、工藝模擬流程圖?！?〕向DCC傳送實時數(shù)據(jù)，同時也承受DCC的控制和設(shè)定指令。〔4〕顯示天然氣瞬時和累計流量、打印報表?！?〕打印報警、事件信息?！?〕對所屬各工藝單元進展安全聯(lián)鎖?！?〕通過站控計算機遙控電動截斷球閥?！?〕實現(xiàn)RTU/PLC的編程組態(tài)和數(shù)據(jù)修改。2.5壓氣站自動化控制制制備控障斷制下(內(nèi)地震等)發(fā)出指令關(guān)閉壓氣站進、閥門，同時翻開旁通閥門并且放空。壓縮機組自帶機組控制盤控制系統(tǒng)(納入全線ADA系統(tǒng))，可遠程啟停機組機組的掃線加載降載閥門開關(guān)放空等動作納入機組控制系統(tǒng)，可自動完成當運行的機組出現(xiàn)故障時，機組控制盤會發(fā)出停車指令，關(guān)閉機組進口閥門,并放空機組內(nèi)的天然氣，同時將信號傳到站控中心和調(diào)控中心運行機組與備用機組聯(lián)鎖，實現(xiàn)機組間自動切換。壓縮機進口天然氣的別離過濾管路能夠?qū)崿F(xiàn)自動切換，當其中一路別離設(shè)備發(fā)生堵塞而導(dǎo)致別離效果下降時，別離設(shè)備可以自動切換，不影響管道正常運行和維修。2.6站控天然氣計量根據(jù)計量法，對計量器具進展定期檢驗、標定。現(xiàn)有計量裝置是經(jīng)過標定檢驗的裝置，本站要求選用高精度〔±0.075%〕的智能變送器和高級孔板閥式節(jié)流裝置，能適應(yīng)不停氣狀態(tài)定期檢查、清洗和更換孔板，滿足計量要求。采用精度較高的超聲波流量計。執(zhí)行標準為中華人民共和國石油天然氣行業(yè)標準《天然氣流量的標準孔板計量方法》〔SY/T6143-2004〕，應(yīng)用計算機對天然氣進展全參數(shù)的補償運算來計量天然氣的商品量，提高商品計量的精度。別離后的天然氣、水及凝液應(yīng)分別計量，以滿足氣田開發(fā)和生產(chǎn)的要求。站場出站天然氣應(yīng)計量；站內(nèi)的生產(chǎn)用氣和生活用氣應(yīng)分別計量。天然氣的計量宜采用標準孔板計量，并應(yīng)符合國家現(xiàn)行的《天然氣計量的標準孔板計量方法》〔SY/T6143-2004〕中的規(guī)定。2.7站控儀表為適應(yīng)SCADA系統(tǒng)對現(xiàn)場儀表的要求，現(xiàn)場儀表的選型首先在性能上必須穩(wěn)定可靠，在技術(shù)上先進而又經(jīng)濟合理的高品質(zhì)產(chǎn)品，使用和操作簡單，維護方便，并具有適應(yīng)惡劣環(huán)境的能力?！?〕由于生產(chǎn)裝置區(qū)的防爆等級按Ⅱ區(qū)設(shè)計，根據(jù)防爆標準規(guī)定，現(xiàn)場電動儀表及電動執(zhí)行機構(gòu)按隔爆設(shè)置?！?〕因智能變送器精度高、量程范圍廣、調(diào)整方便、性能價格比合理，在國內(nèi)已得到廣泛應(yīng)用，故推薦選用智能型電容式壓力及差壓變送器?！?〕在商品氣交接處的流量檢測裝置，假設(shè)采用節(jié)流方式，即選用高級孔板閥式節(jié)流裝置，以適應(yīng)不停氣狀態(tài)檢查、定期清洗及更換孔板的需要，以到達流量標準要求。〔4〕用于天然氣計量，進展溫度補償運算的溫度檢測元件選用測量精度高的A級Pt100鉑電阻，采用三線制直接接入PLC?！?〕選用的在線式分析儀器應(yīng)性能穩(wěn)定，且經(jīng)過國內(nèi)使用證明質(zhì)量可靠的產(chǎn)品，該局部內(nèi)容也列入世行國際招標采購。2.8通信控制根據(jù)工藝需求，該站建成后將納入全線SCADA系統(tǒng)由輸氣處調(diào)度控制中心〔DCC〕統(tǒng)一管理。因此，本設(shè)計中該站至輸氣處調(diào)度控制中心之間的通信方式與全線SCADA系統(tǒng)工程中的通信方式一致，即在該站內(nèi)設(shè)置VSAT衛(wèi)星通信終端站一座，配置一條話音電路〔用于調(diào)度話音通信〕和一條數(shù)據(jù)電路〔用于SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸〕。同時安裝公網(wǎng)一部并配調(diào)制解調(diào)器，作為衛(wèi)星數(shù)據(jù)電路的備用傳輸通道。SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口為RS-232，采用透明信道傳輸。為防止雷擊對設(shè)備及操作人員造成危害，VSAT衛(wèi)星天線的引入線均加裝避雷器。2.9站場防腐鋼質(zhì)設(shè)備和管道外防腐的任務(wù)是控制大氣和土壤的電化學(xué)腐蝕，鑒于埋地管道外表積較小，加上站內(nèi)必須對設(shè)備﹑管道作防靜電接地，故埋地管道和露空設(shè)備﹑管道僅采用涂層防腐。站內(nèi)露空管道﹑設(shè)備采用醇酸瓷漆防腐；考慮到假設(shè)站內(nèi)閥門已經(jīng)涂漆，致使站內(nèi)露空設(shè)備﹑管道不宜采用噴砂除銹工藝，本設(shè)計推薦鋼鐵的外表預(yù)處理采用先電動鋼絲刷除銹至ST3級，再用帶銹磷化液處理的工藝。醇酸瓷漆在磷化處理鋼外表12后，涂刷底漆―中間漆―面漆，每道涂漆間隔3，涂裝顏色執(zhí)行行業(yè)標準《油氣田地面管線和設(shè)備涂色標準》〔SY0043―96〕的規(guī)定。涂膜總厚度不小于。本工程埋地管道的特點是管徑規(guī)格多，各規(guī)格管子長度短，管道外防腐層不便預(yù)制，根據(jù)實際情況，推薦埋地管道采用石油瀝青特加強級防腐，石油瀝青補口﹑補傷。2.10水電供給2.10.1供電該工程電氣局部的設(shè)計范圍為本站的動力和照明配電及防雷、防靜電接地的設(shè)計。根據(jù)《輸氣管道工程設(shè)計標準》〔GB50251-2003〕及《城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計標準》〔GB50028-1998〕的要求，該站按二級負荷考慮。該站內(nèi)有桿上變電站一座作為主供電源，一臺30KW的柴油發(fā)電機作為備用電源；低壓配電間內(nèi)設(shè)有兩臺GGD1配電柜，照明動力各一臺，均留有備用回路。工藝裝置區(qū)照明電源由原路燈回路引至，設(shè)4套防爆路燈BW-125；在工藝裝置區(qū)內(nèi)設(shè)室外防爆配電箱兩臺，電源從低壓配電間動力盤P-14回路引出〔原斷路器更換為63A〕，作為電動閥的電源；儀表用電由低壓配電間動力盤P-13回路引出；因儀表控制室改吊頂，將原有6套熒光燈更換為嵌入式格柵燈；儀表控制室和機柜間空調(diào)由P-4回路引出；放空區(qū)的電源由P-8回路引出，供放空閥和電點火用電。儀表及自控系統(tǒng)采用了不連續(xù)電源UPS供電，其斷電保持時間按30分鐘考慮。2.10.2供水該站應(yīng)建設(shè)完善的供水系統(tǒng)。本工程各站站場給水主要為生活和生產(chǎn)用水，其中生產(chǎn)用水包括少量不定期設(shè)備清洗水及場地沖洗水。供水水質(zhì)執(zhí)行《生活飲用水衛(wèi)生標準》。利用站內(nèi)排水設(shè)施，少量不定期場地沖洗水沿場地邊溝排放。本工程站場排水主要為生活污水及場地沖洗水，另有生產(chǎn)過程中別離器排出的少量氣田飽和水，檢修時排出的局部檢修污水和設(shè)備清洗水。生活污水進入化糞池經(jīng)消化處理后排出站外；場地沖洗水及設(shè)備清洗水僅含泥沙不需處理，直接匯入站內(nèi)雨水溝內(nèi)排出站外；氣田飽和水及檢修污水排入污水池中，定期運往污水回注站統(tǒng)一處理。2.11電防護與消防該站應(yīng)根據(jù)《爆炸和火災(zāi)危險環(huán)境電力裝置設(shè)計標準》〔GB50058〕的要求劃定爆炸危險場所，并根據(jù)爆炸危險場所分區(qū)等級的要求選擇和安裝電氣設(shè)備。3計算書設(shè)計中所選設(shè)備及管線材質(zhì)〔特殊件除外〕均采用20號優(yōu)質(zhì)碳素鋼，屈服強度。3.1天然氣根本參數(shù)確定3.1.1天然氣的分子量天然氣中組分i的摩爾組成yi〔或者體積組成〕，以及各組分的分子質(zhì)量則由下式可求得天然氣分子質(zhì)量M：〔3.1〕表3.1固原壓氣站原始設(shè)計參數(shù)T=293K序號組分Mol%1甲烷99.072乙烷0.123丙烷0.034正丁烷0.015正戊烷0.026異戊烷0.017己烷0.028庚烷0.039H2O0.0110CO20.5011N20.1812合計100.0013水露點≤-5℃在10MPa下14烴露點≤-5℃在6.9MPa下15高熱值1015btu/cf〔37.838MJ/m3〕M=15.8512+0.036+0.0132+0.0058+0.0116+0.0172+0.03+0.0018+0.22+0.0504=16.2012kg3.1.2天然氣相的對密度天然氣的相對密度是在一樣壓力和溫度條件下天然氣的密度和空氣密度之比，天然氣的相對密度用符號Δ表示〔3.2〕，，分別是天然氣的分子質(zhì)量，重度和密度。，，分別是空氣的分子質(zhì)量，重度和密度，一般取29=0.5593.1.3天然氣的壓縮系數(shù)Z天然氣的的壓縮系數(shù)計算采用《天然氣管道輸送》中美國加利福尼亞天然氣協(xié)會〔CNGA〕公式〔3.3〕式中P－氣體壓力(絕)，MPa；T－氣體溫度，KΔ－氣體相對密度。在操作壓力P為6.47MPa，操作溫度T為15.4℃時解得：天然氣的壓縮系數(shù)Z=0.893.1.4天然氣在操作條件下的密度取空氣密度為ρ空=1.205㎏／m3，標準狀況下天然氣的密度：ρ0=ρ空×Δ=1.205×0.559=0.674㎏／m3所以在操作壓力P=6.47MPa，操作溫度288.4K條件下，根據(jù)氣體狀態(tài)方程得：式中——操作條件下的密度，；——標況下溫度，取T0=293K；——標況下壓力，取P0=0.101325MPa；P——操作壓力，MPa；T——操作溫度，K；Z——操作條件下的壓縮系數(shù)。3.1.5天然氣在操作條件下的粘度依據(jù)《天然氣集輸工程》圖1-4〔第19頁〕查得天然氣在大氣壓力下和20℃條件下的粘度為0.0106mPa?s。天然氣的相對密度Δ=0.559，相對密度在0.5~0.9范圍內(nèi)，可用經(jīng)歷公式結(jié)算天然氣臨界值：=4.652MPa=191.4K在天然氣混合物中：視比照壓力〔3.4a〕視比照溫度=1.51〔3.4b〕由，查《天然氣集輸工程》20頁表1-5得=1.23=0.013mPa?s該種組分天然氣在6.47MPa時的工作粘度0.013mPa?s。3.2別離器的尺寸設(shè)計過濾式別離器一般只要求限制最大過濾流速。本站中選用4臺過濾別離器，以提高使用率，節(jié)約投資。該系統(tǒng)使用3臺即可滿足用戶的用氣要求。再設(shè)一臺作為備用，經(jīng)計算可知，4臺別離器規(guī)格一樣。當別離器清洗或發(fā)生故障時可相互切換，以確保向用戶安全平穩(wěn)供氣。根據(jù)《天然氣長輸管道工程設(shè)計》過濾別離器濾芯處理計算公式〔3.5〕式中：——濾芯處理量，/〔天.根〕；M——氣體的平均分子量；T——操作條件下氣體的絕對溫度，；P——操作條件下氣體的絕對壓力，；qo=440103m33.2.1濾芯個數(shù)和別離器臺數(shù)過濾式別離器是使含塵氣體通過過濾材料到達別離氣體中粉塵的一種高效除塵設(shè)備：由主體和儲液罐組成，其中主體由過濾段和別離段組成；過濾段中有由玻璃纖維〔直徑10μm〕制成的長筒型過濾元件。最大工作能力輸氣時總的濾芯個數(shù)〔3.6〕式中：：濾芯處理量/d：氣體的流量/d別離器的過濾元件的開閉可以調(diào)節(jié)控制。所以，本站需要安裝2臺34根濾芯的過濾別離器，通過調(diào)節(jié)濾芯的開閉控制流量；2臺用日常天然氣過濾，一臺作為備用過濾器：以便其它別離器拆卸清洗。3.2.2別離器進出口直徑及壁厚計算公式根據(jù)《天然氣長輸管道工程設(shè)計》計算：〔3.7〕〔3.8〕式中：——別離器進管內(nèi)徑，m；——別離器出口管內(nèi)徑，m；Q——工作條件下氣體流量，/s；——氣體在進口管的流速；m/s；——氣體在出口管中的流速；m/s；根據(jù)現(xiàn)場實踐經(jīng)歷，氣體進口速度取為15m/s，出口速度取為10m/s。=0.674=49.13=0.22m=0.27m因為計算出的進口內(nèi)徑為220mm，查《石油化工裝置工藝管道安裝設(shè)計手冊》第二版附表15〔143頁〕得：〔3.9〕式中：δ—輸氣管道管壁厚度，mm；P—輸送管道設(shè)計壓力，MPa；D—輸氣管道管徑，mm；—管道的最低屈服強度，245MPa；F—設(shè)計因素，取0.5；—管子的縱向焊縫系數(shù)，對于無縫鋼管，=1.00mm；雙面埋弧焊，=0.85；單面埋弧焊，=0.80Kt—管道強度的溫度減弱系數(shù)，當氣體溫度在1230C下時，Kt=1；C—腐蝕余量，對凈化氣C=0mm，微腐蝕C=1mm，中等腐蝕C=2mm，強腐蝕C=3mm。=220mm，公稱直徑250，設(shè)計壓力6.47MPa，進口外徑=273mm7.13mm圓整得9=270mm，公稱直徑300mm，設(shè)計壓力6.47MPa，出口外徑D2=323.9mm8.56mm圓整得9由手冊得實際管材選型結(jié)果表3.2進口處別離器管徑公稱直徑mm內(nèi)徑mm外徑mm厚度管號別離器1250258.22733.6Sch5S別離器2250258.22733.6Sch5S別離器3250258.22733.6Sch5S表3.3出口處別離器直徑公稱直徑mm內(nèi)徑mm外徑mm厚度管號別離器1300314323.95.9Sch10s別離器2300314323.95.9Sch10s別離器3300314323.95.9Sch10s3.2.3氣體通過絲網(wǎng)最大允許速度天然別離器通過絲網(wǎng)的設(shè)計速度一般取絲網(wǎng)最大允許速度的75%，根據(jù)《油氣集輸設(shè)計標準》GB50350-2005氣體最大允許速度：〔3.10〕式中：——最大允許速度m/s；K——桑德斯-布朗系數(shù)，一般K取0.107m/s。據(jù)數(shù)據(jù)得通過絲網(wǎng)允許最大速度為：根據(jù)經(jīng)歷設(shè)計速度一般是通過絲網(wǎng)允許最大速度的75%，那么：Vg=Vmax×75%=0.523m/s3.2.4通過絲網(wǎng)除霧器的面積計算其直徑根據(jù)《天然氣集輸工程》，可根據(jù)操作條件下的氣體處理量和其操作速度來確定其直徑。絲網(wǎng)捕霧器是圓形，那么其直徑D可按下式計算：〔3.11〕Q=49387.34m3/dVg=0.5233.2.5計算結(jié)果表3.4別離器計算結(jié)果壓力MPa溫度K進管〔mm〕出管〔mm〕濾芯數(shù)濾芯處理量6.47288.42310.9787結(jié)果：通過計算得到應(yīng)選用北京華油惠博普科技生產(chǎn)的的撬裝天然氣過濾別離器4臺，型號：HBP-NG-FS-H-105-1.6-3.1-F。3.3調(diào)節(jié)閥3.3.1調(diào)節(jié)閥實測流通能力計算當時〔3.12a〕當時〔3.12b〕式中：——調(diào)節(jié)閥的實測流通能力，；——氣體流動溫度，；——氣體在標準狀態(tài)下的密度，；——調(diào)節(jié)閥前的壓力，；——調(diào)節(jié)閥后的壓力，；——氣體在標準狀態(tài)下的流量，；——氣體在調(diào)節(jié)閥前的壓縮系數(shù)。P1=9.5MPa,P2=6.47MPa,Z=0.89，0.674,t=15.4℃,Q0=450250,=0.68>0.5所以：=219.73.3.2計算結(jié)果及選型表3.5調(diào)節(jié)閥計算結(jié)果序號閥前壓縮因子閥前溫度流通能力實測流通能力閥芯直徑公稱直徑調(diào)節(jié)閥0.89288.4450250219.7250250根據(jù)計算結(jié)果應(yīng)選用杭州富陽良工儀表所制造的自力式ZZYP-16B調(diào)節(jié)閥。3.4站內(nèi)管線計算3.4.1管徑和管道壁厚計算公式由上式2.1、2.4可求得管徑壁厚求得管道內(nèi)徑為258.3mm，外徑為273mm，壁厚為3.6mm3.4.2速度校核公式；〔3.13〕式中：D—鋼管的管徑，m；Q—操作條件下天然氣的標準流量，m3/s；〔3.14〕式中：Q—操作條件下氣體的工況流量，m3/s；QV—標準狀態(tài)下氣體流量，Nm3/d；P0—標準狀況下氣體的絕對壓力，0.101325MPa；T0—標準狀況下氣體的絕對溫度，293K；T—操作條件下氣體的絕對溫度，K；P—操作條件下的氣體絕對壓力，MPa；Z—氣體壓縮系數(shù)。3.4.3計算過程、校核及結(jié)果壓氣站入口Z=0.89P=6.47MPaT=288.4K=0.412mm13.4mm圓整得13.5mm、公稱直徑速度校核：=8.74m/s符合要求表3.6實際管道選型表位置公稱直徑mm內(nèi)徑mm外徑mm厚度mm管號①500488.0508.010.0Sch20②300312.1323.95.9Sch10③350343.0355.66.3Sch10④250265.8273.03.6Sch5S⑤250265.8273.03.6Sch5S⑥250265.8273.03.6Sch5S⑦300315.9323.94.0Sch5S⑧250265.8273.03.6Sch5S3.5流量計的計算3.5.1參數(shù)表3.7參數(shù)表測量管內(nèi)徑〔〕〔查配管表〕250天然氣實際流量〔〕125.07天然氣溫度〔℃〕15.4天然氣常用壓差〔〕12500天然氣常用表靜壓〔〕2當?shù)爻Ｓ么髿鈮骸病?.101325差壓計刻度上限〔〕50000壓力計刻度上限〔〕10溫度計刻度上限〔℃〕1003.5.2標準參比的體積流量公式根據(jù)《用標準孔板流量計測量天然氣流量》〔SY/T6143-2004〕，得：〔3.15〕式中：——天然氣在標準參比條件下的體積流量，；——體積流量計量系數(shù)，=；——流出系數(shù)；——漸近速度系數(shù)；——孔板開孔直徑，；——相對密度系數(shù)；——可膨脹性系數(shù)；——超壓縮系數(shù)；——流動溫度系數(shù)；——孔板上游側(cè)取壓孔氣流絕對靜壓，；——氣流流經(jīng)孔板時產(chǎn)生的差壓，。3.5.3流量計算中主要參數(shù)確實定3.5.3.1孔板開孔直徑孔板開孔直徑d孔板材料受溫度的影響：d=d15.4[1+Ad(t1-t15.4)]〔3.16〕式中：d15.4——孔板開孔在15.4條件下的測量直徑，〔單位〕；——孔板材料的線膨脹系數(shù)，單位；——天然氣流過節(jié)流裝置時實測的氣流溫度，〔單位〕；T15.4——檢測時恒溫室溫度，(單位)。3.5.3.2流出系數(shù)流出系數(shù)：〔3.17〕當D<71.12時，式中C值還應(yīng)增加項的值〔D取〕。式〔3-18〕中：〔3.18〕〔3.19〕式中：——直徑比，；——管徑雷諾數(shù)；——孔板上游端面到上游取壓孔的距離除以測量管內(nèi)徑得出的商，；——孔板下游端面到下游取壓孔的距離除以測量管內(nèi)徑得出的商，。當間距符合法蘭取壓方式時，當間距符合角接取壓方式時，3.5.3.3可膨脹系數(shù)可膨脹系數(shù)ε：〔3.20〕式中：——孔板下游氣流的絕對靜壓，；——天然氣的等熵指數(shù)。其余符號意義同前。3.5.3.4漸近速度系數(shù)漸近速度系數(shù)E：〔3.21〕式中——直徑比，。3.5.3.5相對密度系數(shù)〔3.22〕式中：——天然氣的真實相對密度。3.5.3.6超壓縮系數(shù)超壓縮系數(shù)是因天然氣特性偏離理想氣體定律而導(dǎo)出的修正系數(shù)，其定義為：〔3.23〕式中：——天然氣在標準參比條件下的壓縮因子；——天然氣在操作條件下的壓縮因子3.5.2.7流動溫度系數(shù)流動溫度系數(shù)是因天然氣流經(jīng)節(jié)流裝置時氣流的平均熱力學(xué)溫度與標準參比條件熱力學(xué)溫度〔293.15K〕產(chǎn)生偏差，而導(dǎo)出的修正系數(shù)，可按下式計算：〔3.24〕式中：T1=t1+273；3.5.4輔助計算表3.8輔助參數(shù)計算表1.求測量管直徑〔〕查表得金屬材料的線膨脹系數(shù)0.00001116查表求出Ｄ2392.求天然氣相對密度干空氣在標準狀態(tài)下壓縮因子0.9996天然氣在標準狀態(tài)下壓縮因子0.9980天然氣的理想相對密度0.9979天然氣相對密度0.6743.求天然氣的等熵指數(shù)查表得定壓比熱2.3094.求天然氣的動力粘度查表得定容比熱1.7355.求管徑雷諾數(shù)天然氣的等熵指數(shù)1.33查表A5得動力粘度〔〕0.0216常用流量時的管徑雷諾數(shù)647308.36123.5.5孔板開孔直徑計算表3.9開孔直徑計算表求?近似值假設(shè)?。=0.60.6可膨脹系數(shù)ε0.872漸近速度系數(shù)E1.0719流出系數(shù)C0.6054相對密度系數(shù)FG1.218天然氣超壓縮因子FZ查表可得1.071流動溫度系數(shù)FT1.008計算β值0.8881可膨脹系數(shù)ξ0.9965漸近速度系數(shù)E1.6270流出系數(shù)C0.5678計算β值0.65712.孔板開孔直徑〔〕174.663.5.6流量計選型本設(shè)計中孔板流量計采用武漢訊爾儀表公司的法蘭取壓標準孔板流量計壓氣站入口流量計型號為：LGFK3.1-DN250CⅡ，壓氣站出口流量計型號為：LGFK3.1-DN300CⅡ。3.6安全閥的計算3.6.1安全泄放量安全閥的泄放量應(yīng)根據(jù)具體工藝過程來確定。該壓氣站設(shè)計安全閥的泄放量均認為是單位時間內(nèi)流過設(shè)備的氣體質(zhì)量流量，所以〔3.25〕3.6.2安全閥的泄放壓力安全閥開場起跳時的進口壓力稱為安全閥的泄放壓力或定壓。它應(yīng)等于或小于受壓設(shè)備或管道的設(shè)計壓力?？砂聪旅娴姆椒ù_定：當P≤1.8MPa當1.8MPa<P≤7.5MPa當P>7.5MPa式中：P——被保護設(shè)備或管道操作絕對壓力，MPa；——安全閥泄放絕對壓力，MPa。安全閥開至最大并到達最大泄放量時的進口壓力與泄放壓力之間的差值稱為聚積壓力，用表示。對于安裝在無火壓力容器上的安全閥：式中：Pa—聚積壓力，MPa；——安全閥泄放絕對壓力，MPa。安全閥到達最大泄放量能力時的進口壓力，稱為最高泄放壓力。在工藝流程中，最高泄放壓力可按下式確定：式中：——安全閥最高泄放壓力，MPa；——安全閥泄放絕對壓力，MPa；——安全閥聚積壓力，MPa。3.6.3安全閥通道截面積公式安全閥通道截面積：〔3.26〕式中：A——安全閥通道截面積，；G——安全閥的最大泄放量，kg/h；——安全閥到達最大泄放量時的進口絕對壓力，MPa；K——流量系數(shù)，一般取0.9—0.97；M——氣體摩爾分子量，kg/kmol；——安全閥進口處絕對溫度，K；Z——氣體壓縮系數(shù)；C——氣體特性系數(shù)，按下式計算：〔3.27〕天然氣中：k=2得：C=2653.6.4安全閥內(nèi)徑的計算公式安全閥直徑：〔3.28〕3.6.5計算結(jié)果由表3.1可知天然氣相對分子質(zhì)量為16.2012kg/mol。計算結(jié)果為：表3.10安全閥計算結(jié)果表位號閥前溫度閥前操作壓力瀉放壓力聚積壓力開啟壓力T〔℃〕P〔〕〔〕Pa〔〕〔〕別離器前288.46.477.1170.71177.8287壓縮機319.69.59.9750.997510.97253.7匯管計算3.7.1匯管管徑計算匯管的內(nèi)徑大小通常為所連接最大進氣管管徑的2~3倍。Dh=D〔2~3〕(3.29)壓氣站進口公稱直徑250則=750mm匯管2最大進口公稱直徑3則=750mm3.7.2匯管壁厚計算兩個匯管壁厚一樣19.8mm取20mm表3.11匯管選型直徑mm壁厚mm匯管175020匯管2750203.8壓縮機的工藝計算3.8.1排氣量和進氣量在壓縮機排氣端測得的單位時間內(nèi)排出的氣體體積，換算到壓縮機第一級進氣條件〔壓力、溫度、濕度〕下的數(shù)值稱為排氣量，用表示，單位為m3/min。供氣量是指排出的氣體按標準狀態(tài)〔kPa，=273K〕計算的枯燥氣體的容積值。排氣量與進氣量的關(guān)系按下式計算：〔3.30〕式中—進氣狀態(tài)下的相對濕度；—進氣溫度下水的飽和蒸氣壓力，kPa；—標準狀態(tài)大氣壓力，kPa；—標準狀態(tài)大氣溫度，K；—進氣壓力，kPa；—進氣溫度，K。壓縮機進氣壓力為6.47MPa，進氣溫度為288.8K，進氣溫度下水的飽和蒸氣壓力3.17kPa，由和k值查圖得=2。代入式〔3.30〕得：m3/d3.8.2壓氣機功率往復(fù)壓縮機所作理論功率按下式計算：〔3.30〕式中：N——壓縮機理論功率，kW；ε——壓縮機壓比，p2／p1；p1——壓縮機進口狀態(tài)下壓力，Pa；p2——壓縮機出口狀態(tài)下壓力，Pa；k——氣體絕熱指數(shù)；V1——氣體在吸入狀態(tài)下體積流量，m3／s；Z1——壓縮機進氣條件下壓縮系數(shù)；Z2——壓縮機出氣條件下壓縮系數(shù)；η——壓縮機效率。得：N=174kW往復(fù)機實際功率：Ns=N／(ηgηc)〔3.31〕式中：Ns——實際所需功率，kW；ηg——壓縮機機械效率，對大中型壓縮機ηg=0.9～0.95，對小型ηg=0.85～0.9；ηc——壓縮機傳動損失，皮帶傳動ηc=0.96～0.99，齒輪傳動ηc=0.97～0.99，直連ηc=1.0計算得：實際所需功率Ns=193kW3.9清管器收發(fā)筒計算選型3.9.1標準《